【高中生物】光合作用原理和应用课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章第4节人教版生物(高中必修一)光合作用与能量转化二光合作用的原理和应用温故知新外膜内膜基质基粒温故知新类囊体色素酶

在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。本节聚焦光合作用是怎样进行的？光合作用过程中物质变化和能量转化有什么关系？光合作用的原理在生产中有哪些应用？一、光合作用原理1.光合作用概念叶绿体光能二氧化碳和水储存着能量的有机物氧气绿色植物通过

，利用

，将

转化成

，并且释放出

的过程。CO2+H2O（CH2O)+O2

光能叶绿体(糖类)光合作用释放的O2，是来自原料中的H2O还是CO2？资料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。2.探索光合作用原理的部分实验资料2：1937年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放氧气。结论：水的光解产生氧气。希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。不能；没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。1.希尔实验能说明植物光合作用产生的氧气中氧元素全部都来自水？2.希尔的实验能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应吗？能；悬浮液有H2O，没有合成糖的原料—CO2

请同学完成资料1和2的阅读，并回答下列问题：那怎样才能证明O2

全部来自水的光解呢？2.探索光合作用原理的部分实验资料3：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。光照射下的小球藻悬液CO2H2O

C18O2H218O18O2O2第一组第二组2.探索光合作用原理的部分实验实验方法：

同位素示踪法(不是放射性同位素示踪，15N、18O没有放射性)实验变量：自变量是

，因变量是

。其他变量

。C18O2、H218O释放出的O2是否含有18O实验结论：光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水请同学完成资料3的阅读，并回答下列问题：1.鲁宾和卡门用了什么科学方法？2.实验中的自变量和因变量都是什么？其他变量应该怎么处理？3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？相同且适宜2.探索光合作用原理的部分实验资料4：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。H2OO2+2H+

+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP请同学们尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。2.探索光合作用原理的部分实验以上表明，1.水的光解过程中会产生氧气，同时有ATP生成2.光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水3.氧气的产生和糖类的合成不是同一个反应因此根据是否需要光能，光合作用过程可以分为光反应和暗反应（也称碳反应）。（P103页）2.探索光合作用原理的部分实验请同学们阅读课本103页光反应阶段相关叙述，回答以下问题：1.光反应的场所在哪里？2.光反应中有哪些物质变化？

3.该过程能量发生了怎样的变化？3.光合作用的过程叶绿体类囊体薄膜上的色素(一)光反应阶段ADP+PiATP2H2OO2光能吸收酶光解H+NADPHNADP+光反应类囊体薄膜水的光解：2H2OO2+4H+

+4e-

光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在ATP、NADPH中。(1)场所：(2)物质变化(3)能量变化：NADPH的形成：NADP+

+H+

+2e-

NADPH酶3.光合作用的过程请同学们阅读课本104页暗反应阶段相关叙述，回答以下问题：1.卡尔文的实验用的什么方法？2.实验的自变量和因变量是什么？3.暗反应的场所在哪里？4.暗反应中有哪些物质变化？

5.该过程能量发生了怎样的变化？3.光合作用的过程

暗反应阶段：CO2如何转化为糖类？

卡尔文实验（P104）第二段用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性。14CO2→14C3→(14CH2O)和14C5

反应时间30秒5秒＜1秒带14C标记的化合物很多种14C3、14C5、14C690%

14C3放射性同位素示踪法②实验变量：自变量是

，因变量是

。时间14C标记的化合物①实验方法

：

暗反应阶段：CO2如何转化为糖类？探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径。不断缩短光照时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析,直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物,该物质即为CO2转化成的第一个产物。3.光合作用的过程请同学们阅读课本104页暗反应阶段相关叙述，回答以下问题：1.卡尔文的实验用的什么方法？2.实验的自变量和因变量是什么？3.暗反应的场所在哪里？4.暗反应中有哪些物质变化？

5.该过程能量发生了怎样的变化？3.光合作用的过程

暗反应阶段：CO2如何转化为糖类？叶绿体类囊体薄膜上的色素(二)暗反应阶段ADP+PiATP2H2OO2光能吸收酶光解H+NADPHNADP+光反应C5五碳化合物2C3三碳化合物(CH2O)糖类固定CO2能暗反应还原多种酶(1)场所：(2)物质变化(3)能量变化：叶绿体的基质中CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：NADPH、ATP酶NADPH和ATP中活跃的化学能转变为稳定的化学能储存在糖类中。2C3

C5+(CH2O)糖类卡尔文循环3.光合作用的过程请同学总结并填写导学案上的光合作用过程ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O23.光合作用的过程（三）光反应和暗反应区别和联系请同学们整体梳理第103-104页光合作用的过程，完成下列任务：1.列表比较光反应和暗反应阶段的场所、条件、发生物质变化和能量转化之间的区别。2.两者存在怎样的联系？（三）光反应和暗反应区别和联系3.光合作用的过程(三)光反应与暗反应的关系（三）光反应和暗反应区别和联系

光反应阶段暗反应阶段（碳反应）场所条件物质变化能量变化联系项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质光、色素、酶有光无光都可以，多种酶光能→ATP、NADPH中活跃的化学能ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能光反应为暗反应提供ATP和NADPH暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料光反应与暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。（P104页）过程

色素、酶2H2O

O2+4H++4e-光ADP+Pi+能量ATP酶酶NADP++H++2e-

NADPH酶CO2＋C52C32C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH1.NADPH的作用？在C3的还原中作还原剂为C3的还原提供能量2.暗反应有光无光都能进行，暗反应能长时间在黑暗条件下进行吗？不能，在黑暗条件下不能进行光反应，暗反应缺少光反应提供的NADPH、ATP请同学继续思考以下问题：3.光合作用的过程①C的转移：CO2→C3→（CH2O）②O的转移：H2O→O2

CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2能。

H218O参与有氧呼吸第二阶段,可形成C18O2,

C18O2参与光合作用,可形成含有18O的有机物。思考：若给植物提供H218O,一段时间后能否在植物体内的有机物中发现18O?试说明原因。光合作用的公式C53.光合作用的过程（四）光合作用的实质（四）光合作用的实质把无机物转变为有机物。把光能转变为化学能并储存在有机物中。合成有机物，储存能量。细胞呼吸实质：物质变化：能量变化：光合作用的实质：分解有机物，释放能量。3.光合作用的过程环境条件改变各物质含量变化二时间物质的量光照增强C3NADPH、ATP、C5、（CH2O）合成量C3C5(C3消耗加快，合成暂时不变)(C5合成加快，消耗暂时不变)环境条件改变各物质含量变化二环境条件改变各物质含量变化二时间物质的量光照减弱C3NADPH、ATP、C5、（CH2O）合成量C3C5(C3消耗减慢，合成暂时不变)(C5合成减少，消耗暂时不变)时间物质的量CO2突然增多C3、（CH2O）合成量NADPH、ATP、C5C3C5(C3合成增多，消耗暂时不变)(C5消耗加快，合成暂时不变)环境条件改变各物质含量变化二时间物质的量CO2突然减少C3、（CH2O）合成量NADPH、ATP、C5C3C5(C3合成减少，消耗暂时不变)(C5消耗减慢，合成暂时不变)环境条件改变各物质含量变化二环境条件改变各物质含量变化二条件C3C5NADPH、ATP(CH2O)合成量CO2不变光照增强减少增加增加增加光照减弱增加减少减少减少光照强度不变CO2浓度增大增加减少